Sfruttare la produzione di idrogeno per creare energia sicura, protetta e pulita
L’Europa è alla costante ricerca di fonti e tecnologie di energia rinnovabile. L’idrogeno è un promettente combustibile rinnovabile, ma fino ad ora la sua produzione non è stata del tutto pulita, in quanto si basa su combustibili fossili. Sfruttare l’energia dell’idrogeno in modo più naturale potrebbe risolvere questi problemi, presentando una fonte di energia pulita e sicura per spingere l’Europa in avanti verso un futuro più sostenibile. Il progetto H2Bio2Energy ha analizzato metodi biologici che potrebbero risolvere questo problema. Esso ha affrontato interrogativi fondamentali su come i metalloenzimi, ovvero enzimi naturali presenti in molti organismi viventi, producono idrogeno dall’acqua. Questa reazione si verifica naturalmente in alcuni microrganismi, generando H2 che può essere usato come combustibile pulito. Tuttavia, il meccanismo esatto di reazione non è stato ancora completamente compreso. «L’obiettivo principale del progetto era sviluppare approcci sperimentali innovativi che fornissero informazioni dettagliate sul meccanismo di reazione. Ciò sarà essenziale per sfruttare questi enzimi naturali nelle tecnologie future o per progettare catalizzatori artificiali più efficienti», spiega Kylie Vincent, professoressa di chimica inorganica presso l’Università di Oxford, e coordinatrice del progetto H2Bio2Energy.
Ispirazione dalla natura
La tipologia specifica di metalloenzimi utilizzata nel progetto è definita [FeFe]-idrogenasi. Questi si trovano in alcuni batteri e in alcune alghe verdi unicellulari, dove producono naturalmente idrogeno per sostenere la propria sopravvivenza. Un fattore chiave nella [FeFe]-idrogenasi è l’utilizzo del ferro come catalizzatore, piuttosto che del platino, come si vede altrove. L’uso del ferro anziché del platino per applicazioni industriali su larga scala sarebbe molto più semplice e più economico, a causa della sua ampia disponibilità sul pianeta. «Si pensi al prezzo di un anello di platino confrontandolo con il prezzo di un anello di ferro. La differenza di costo dipende dal fatto che c’è solo una piccola quantità di platino nella crosta terrestre, e l’estrazione richiede molto sforzo oltre a consumare molte risorse. Al contrario, il ferro è molto abbondante, può essere facilmente estratto e riciclato», afferma Simone Morra, borsista di ricerca Marie Skłodowska-Curie presso l’Università di Oxford, e ricercatore capo del progetto H2Bio2Energy. Il progetto ha sviluppato e utilizzato nuovi strumenti e approcci innovativi per studiare la produzione di idrogeno, i quali condividono l’uso della luce infrarossa. Ciò ha consentito al team di rilevare in modo specifico ciò che sta accadendo nella parte più importante dell’enzima, il centro catalitico, dove avvengono le reazioni.
Verso un futuro pulito
«Poiché i metalloenzimi, come la [FeFe]-idrogenasi, sono ottimi per lo svolgimento del loro lavoro ma di solito non sono molto stabili nel tempo, la nostra visione è che le informazioni raccolte durante questo progetto saranno utilizzate per copiare ciò che fa la natura al fine di produrre un catalizzatore sintetico a base di ferro con prestazioni e stabilità eccellenti», spiega Morra. Questo catalizzatore può sostituire il platino nella produzione di elettrolizzatori ad acqua che potrebbero essere utilizzati per creare idrogeno usato per i veicoli o in una centrale elettrica per immagazzinare l’elettricità in eccesso (da pannelli solari o turbine eoliche). Morra afferma: «Questo progetto è stato possibile solo grazie al sostegno del programma di borse di ricerca individuali Marie Skłodowska-Curie, nell’ambito d Orizzonte 2020. L’aspetto più positivo della borsa di ricerca è la possibilità di lavorare con qualsiasi collega si ritiene migliore per il proprio progetto in Europa o nel resto del mondo senza dover sottostare ai limiti dei confini nazionali».
Parole chiave
H2Bio2Energy, chimica, idrogeno, energia, verde, fonte, enzimi
